[發(fā)明專利]一種變速風(fēng)電機組頻率控制器參數(shù)的優(yōu)化方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811504047.6
• 申請日: 2018-12-10
• 公開（公告）號: CN109560573B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊立濱;張節(jié)潭;李正曦;王茂春;郭樹鋒;甘嘉田;周鵬;李劍;王凡
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)青海省電力公司;國網(wǎng)青海省電力公司電力科學(xué)研究院;華北電力大學(xué)
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/48;H02J3/24
• 代理公司: 北京凱特來知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;陳亮

本發(fā)明公開了一種變速風(fēng)電機組頻率控制器參數(shù)的優(yōu)化方法及裝置，首先確立風(fēng)電機組的頻率控制策略，并根據(jù)該頻率控制策略確定關(guān)鍵參數(shù)及其數(shù)值范圍；建立系統(tǒng)頻率響應(yīng)綜合模型，將確定的滿足范圍限定要求的關(guān)鍵參數(shù)帶入系統(tǒng)頻率響應(yīng)綜合模型，獲得系統(tǒng)頻率響應(yīng)曲線；由描述系統(tǒng)頻率變化的指標(biāo)構(gòu)成多目標(biāo)函數(shù)來量化系統(tǒng)的頻率響應(yīng)曲線，并在已知關(guān)鍵參數(shù)范圍的前提下，獲得最大適應(yīng)度對應(yīng)的頻率控制器參數(shù)。上述方法能夠在確立調(diào)頻策略的前提下優(yōu)化該策略的調(diào)頻效果，從而充分發(fā)揮風(fēng)電機組的頻率控制效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電有功功率控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種變速風(fēng)電機組頻率控制器參數(shù)的優(yōu)化方法及裝置。

背景技術(shù)

風(fēng)力發(fā)電在電力系統(tǒng)中所占比重越來越大，尤其是變速風(fēng)力發(fā)電機，由于其優(yōu)越的控制性能，在電力系統(tǒng)中已經(jīng)廣泛采用。與傳統(tǒng)同步發(fā)電機相比，變速風(fēng)電機組通過電力電子裝置并網(wǎng)，對電網(wǎng)動態(tài)表現(xiàn)出無慣性或弱慣性。隨著風(fēng)電滲透率的增加，擠壓了同步發(fā)電機的發(fā)電功率，電力系統(tǒng)的慣性常數(shù)會減小，意味著當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)不平衡功率時，頻率變化會變快。此外，風(fēng)電機組通常運行在最大功率跟蹤(MPPT)狀態(tài)以獲得相應(yīng)風(fēng)速下最大的輸出功率，很難再提供額外的功率來調(diào)節(jié)系統(tǒng)的頻率。為了保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，有必要挖掘風(fēng)電機組的控制潛力，控制風(fēng)力發(fā)電機組為系統(tǒng)提供頻率支撐。

目前，通常利用風(fēng)電機組在MPPT運行時所具有的旋轉(zhuǎn)動能或者通過降載控制儲備一定的有功功率來實現(xiàn)風(fēng)電機組參與系統(tǒng)頻率控制。利用旋轉(zhuǎn)動能的控制方法，正常情況下不影響風(fēng)電機組的運行，因而引起了更多的關(guān)注。然而，不同運行狀態(tài)下的風(fēng)力發(fā)電機能夠利用的旋轉(zhuǎn)動能不同。為了充分發(fā)揮風(fēng)電機組的頻率控制能力獲得較好的頻率控制效果，需要根據(jù)風(fēng)電機組的運行狀態(tài)選擇控制器參數(shù)。此外，風(fēng)電機組通過變頻器并網(wǎng)，在一定范圍內(nèi)具有任意波形功率輸出能力。如何控制風(fēng)電機組功率輸出使其發(fā)揮更好的控制效果有待進一步研究。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種變速風(fēng)電機組頻率控制器參數(shù)的優(yōu)化方法及裝置，該方法及裝置能夠在采用的風(fēng)電機組調(diào)頻策略下獲得優(yōu)化的頻率控制效果，從而充分發(fā)揮風(fēng)電機組的頻率控制能力。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種變速風(fēng)電機組頻率控制器參數(shù)優(yōu)化方法，所述方法包括：

步驟1、確立風(fēng)電機組的頻率控制策略，并根據(jù)該頻率控制策略確定關(guān)鍵參數(shù)及其數(shù)值范圍；

步驟2、建立系統(tǒng)頻率響應(yīng)綜合模型，將確定的滿足范圍限定要求的關(guān)鍵參數(shù)帶入系統(tǒng)頻率響應(yīng)綜合模型，獲得系統(tǒng)頻率響應(yīng)曲線；其中，所述系統(tǒng)頻率響應(yīng)綜合模型包括不同類型的同步發(fā)電機模型和含有頻率控制器的風(fēng)力發(fā)電機模型；

步驟3、由描述系統(tǒng)頻率變化的指標(biāo)構(gòu)成多目標(biāo)函數(shù)來量化系統(tǒng)的頻率響應(yīng)曲線，并在已知關(guān)鍵參數(shù)范圍的前提下，獲得最大適應(yīng)度對應(yīng)的頻率控制器參數(shù)。

在步驟1中，所采用的風(fēng)電機組的頻率控制策略表示為：

其中，P_ref表示風(fēng)電機組在參與系統(tǒng)頻率控制時輸出功率的參考值；P_m表示風(fēng)電機組的機械功率；ω_r表示風(fēng)電機組的轉(zhuǎn)速；ω_r0表示系統(tǒng)頻率發(fā)生擾動時風(fēng)電機組的初始轉(zhuǎn)速；K為比例系數(shù)；ω_dec表示風(fēng)電機組釋放旋轉(zhuǎn)動能結(jié)束時的轉(zhuǎn)速；

所述關(guān)鍵參數(shù)為：K和ω_dec；

所述關(guān)鍵參數(shù)的數(shù)值范圍由風(fēng)電機組的運動方程確定，所述運動方程為：

其中，H為風(fēng)電機組的慣性常數(shù)，Pe為風(fēng)電機組的輸出功率。

在步驟2中，

所述同步發(fā)電機模型由渦輪機模型和調(diào)速器模型構(gòu)成；